[發明專利]一種Cr-Ni-Mo系不銹鋼表面功能梯度陶瓷耐磨涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310457019.4
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103540933A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 張瑞珠;李靜瑞;嚴大考;唐明奇;苗云;盧偉
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: C23C26/02
• 分類號: C23C26/02
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 王瑞麗

技術領域

本發明涉及金屬材料表面改性處理技術領域，具體涉及一種Cr-Ni-Mo系不銹鋼表面功能梯度陶瓷耐磨涂層的制備方法。

背景技術

不銹鋼是20世紀初材料領域最偉大的發明之一。由于不銹鋼所特有的不銹性、耐蝕性、耐熱性、可回收等優點，而被廣泛應用于工業、農業、國防和人們日常生活的各個領域，被認為是很有發展潛力的金屬材料。?

目前，常見的不銹鋼表面處理方法有激光表面淬火、等離子噴涂、超音速噴涂和電火花沉積等。激光表面淬火和表面堆焊材料成本高；表面熱噴涂預處理涂層加工困難，涂層與基體結合差，涂層易疲勞剝落；等離子熔覆工藝不好控制，生產成本高，電火花沉積技術因制備的沉積層（即涂層厚度）薄（10-30μm以內），這是受該技術自身條件制約的，無法制備厚涂層，即使重復沉積，沉積層也無法增厚，因為電極棒是陽極，被加工件是陰極，當涂層沉積到工件上以后，工件表面和電極棒都是陽極，無法形成電池回路，故沉積不上，重復沉積無效。因此電火花沉積技術只適用于磨損情況不嚴重的工件，不適于磨蝕嚴重的表面。另外電火花沉積是由無數個密集的放電點堆積而成的，是線性加工方法，電極棒與基體點接觸，加工過程中伴隨著振動，因此涂層不連續、不均勻、不致密。Cr-Ni-Mo系不銹鋼工作環境一般比較惡劣，材料表面在運行一段時間后，會存在一定的磨損，從而影響設備運行的穩定性和安全性，選擇合理的表面處理技術提高Cr-Ni-Mo系不銹鋼表面的強度、硬度和耐磨等性能是表面技術工作者亟待解決的問題。

發明內容???????????????

本發明的目的是提供一種Cr-Ni-Mo系不銹鋼表面功能梯度陶瓷耐磨涂層的制備方法，使得Cr-Ni-Mo系不銹鋼表面硬度、耐磨性、耐沖擊性得到提高，從而延長Cr-Ni-Mo系不銹鋼的使用壽命，提高設備工作的穩定性。

本發明采用以下技術方案：???????????????

一種Cr-Ni-Mo系不銹鋼表面功能梯度陶瓷耐磨涂層的制備方法，具體步驟如下：

（1）工件表面進行預處理；

（2）以Cr-Ni-Mo系不銹鋼為熔覆基體，陶瓷硬質合金作為電極棒，在惰性氣體保護下，使用熱熔覆設備進行處理，熱熔覆搶采用自身旋轉方式，轉速為3500r/min，電極為機械夾持方式；電極棒與基體面接觸，電極棒采用螺旋往復式加工方式；熔覆工藝參數為：輸出功率為4000W～6000W，輸出電壓為280～380V，放電頻率為2000-2500HZ；

這種熔覆方式增大了單位面積上熔覆放電的頻次，使熔融狀態下的液態金屬不斷堆積，將無數離散的點相互熔合形成連續的熔覆層，使工件完全被熔覆層覆蓋，增大了熱影響區元素的擴散和熔覆層的厚度，制備出組織均勻、致密，連續性好的耐磨涂層。采用上述大輸出功率處理，可形成較大的液態熔池，增大了熔覆層的厚度和熱影響區元素的擴散；同時采用大流量保護氣體和降低比熔覆時間，加速熱量的擴散和傳導，保證了熔覆層的質量；

（3）熔覆層表面組織為微米晶結構，這些微米晶粒彌散分布在硬面涂層中，熔覆層硬度為1950HV以上，熔覆層厚度為230?μm以上。基體材料硬度低于500HV，熔覆層的硬度提高3-5倍，熔覆層表面的硬度和耐磨性都有很大的提高，延長使用壽命。

作為優選，所述的工件表面預處理方法為去氧化皮處理，使工件表面光亮無雜質。

作為優選，所述Cr-Ni-Mo系不銹鋼為0Cr13Ni4Mo、?1Cr18Ni9Mo、0Cr13Ni5Mo。

作為優選，所述陶瓷硬質合金選用WC。

本發明的有益效果為：????????

1、本發明以Cr-Ni-Mo系不銹鋼為熔覆對象，在惰性氣體氬氣保護下，選擇陶瓷硬質合金作為電極材料，采用螺旋往復式熔覆工藝在Cr-Ni-Mo系不銹鋼材料表面進行涂層制備，涂層與基體形成冶金結合，制備出組織均勻、致密，連續性好的耐磨涂層。同其它金屬表面處理技術相比，本發明具有操作方便、涂層結合強度高,不對金屬表面產生損傷等優點。

2、本發明所采用的熱熔覆工藝方法不會使Cr-Ni-Mo系不銹鋼產生熱變形。而且涂層產生的細小微晶結構，提高了涂層的性能。熔覆后的Cr-Ni系不銹鋼表面強化點密集、均勻，熔覆層可達230μm以上，熔覆層硬度可達1950HV以上，而基體材料硬度低于500HV，熔覆層的硬度提高3-5倍，由此可見熔覆層表面的硬度和耐磨性都有很大的提高，延長使用壽命。